8.Методические указания к составлению схемы ппн

Подберите интегральную микросхему управления, пользуясь литературой [2] и данным пособием. Опишите процесс ШИМ, иллюстрируя временными диаграммами.

Электрическая схема импульсного преобразователя должна содержать силовой канал и схему управления; она вычерчивается на отдельном листе с указанием типа выбранных в процессе расчета элементов. К электрической схеме прилагается ее описание, включающее описание основных функциональных узлов схемы управления.

8.1.Схемы управления импульсными

стабилизаторами понижающего типа

Интегральные микросхемы управления (ИМС) по существу, представляют собой набор элементов для построения импульсных преобразователей и стабилизаторов различных типов. В схеме ИСН с последовательным ключом (у=1, табл.3) используется, например, ИМС типа 1156ЕУ1 (uA78S40), упрощенная структурная схема которой приведена на рис. 14. Микросхема представляет собой набор типовых блоков импульсного стабилизатора, расположенных на одном кристалле. В состав ИМС входят следующие узлы и блоки: источник опорного напряжения (ИОН) 1,25В; операционный усилитель (ОУ) с напряжением смещения 4мВ, коэффициентом усиления больше 200 тыс., скоростью нарастания 0,6В/мкс; широтно-импульсный модулятор, включающий задающий генератор (ЗГ), компаратор (К) , логическую схему «И» и RS-триггер; ключевой транзистор (VT2) с драйвером (VT1) (предварительным усилителем); силовой диод (D1) с прямым током 1А и обратным напряжением 40В. Микросхема может управлять внешним биполярным или полевым транзистором, если требуется выходной ток больше 1,5 А и напряжение порядка 40В.

Частота генератора устанавливается при помощи одного внешнего конденсатора Ст, подключаемого к выводу 12 ИМС, и может изменяться от 100 Гц до 100 кГц. На рис. 15 приведены графики зависимости времени включенного t_on (t_u) и выключенного t_off (t_п=T-t_u) состояний ключевого транзистора VT2 от емкости конденсатора Ст.

Рабочий цикл генератора определяется отношением t_и/t_п, а частота преобразования рассчитывается по формуле

fк=1/T=1/( t_и+t_п).

На рис. 16 приведена схема включения ИМС 1156ЕУ1(аналог μА78S40 ) в импульсном стабилизаторе понижающего типа. В процессе работы стабилизатора частота и рабочий цикл генератора изменяются. Начальная частота и рабочий цикл могут изменяться с помощью двух элементов: компаратора и схемы ограничения тока.

Рисунок 16. Включение ИМС 1156ЕУ1

в схеме импульсного стабилизатора

Компаратор ШИМ изменяет время выключенного состояния t_п ключевого транзистора. До тех пор, пока Uн меньше заданного уровня Uнном на выходе компаратора будет высокий уровень, так как к его прямому входу приложено опорное напряжение Uоп=1,25В, а к инверсному входу приложено напряжение UнKд= UнR₁/(R₁ +R₂)< Uи. Если Uн повышается и выполняется условие UнKд>Uи, то компаратор переключается в состояние низкого уровня и запрещает включение ключевого транзистора VT2. При уменьшении выходного напряжения UнKд<Uи компаратор переходит в состояние высокого уровня, и время t_п уменьшается.

Схема ограничения тока состоит из датчика тока R_ДТ, включенного между выводами 13 (Uвх) и 14 (Iрк). Сигнал с датчика тока R_ДТ изменяет время включенного состояния t_и ключевого транзистора. Сопротивление датчика тока выбирают по формуле R_ДТ=0,33/Iрк. Если напряжение на датчике тока меньше 0,33В, то время t_и не ограничивается. При увеличении напряжения на датчике тока выше 0,33В включается схема ограничения тока, которая снижает время включенного состояния t_и ключевого транзистора. При увеличении нагрузки происходит уменьшение t_и и t_п , что приводит к повышению частоты преобразователя. Таким образом, данная СУ осуществляет и ШИМ и ЧИМ (частотно-импульсная модуляция).